Με τη βοήθεια του δορυφόρου «Mo-Ji», φυσικοί από την Κίνα, τη Σιγκαπούρη και τη Μεγάλη Βρετανία συνέδεσαν τις πόλεις Nanshan και Delingha με τη μεγαλύτερη πλήρη κβαντική γραμμή επικοινωνίας που προστατεύεται από hacking.
«Χρησιμοποιώντας έναν δορυφόρο επικοινωνίας, κάναμε μια κβαντική ανταλλαγή κλειδιών μεταξύ δύο επίγειων σταθμών που απέχουν μεταξύ τους 1120 km. Αυτό κατέστη δυνατό από το γεγονός ότι αυξήσαμε την απόδοση μετάδοσης των μπερδεμένων φωτονίων κατά περίπου τέσσερα και πετύχαμε ταχύτητα 0,12 bit ανά δευτερόλεπτο», γράφουν οι ερευνητές.
Ένα από τα κύρια προβλήματα στη λειτουργία των σύγχρονων συστημάτων κβαντικής επικοινωνίας είναι ότι το φως σταδιακά «σβήνει» όταν κινείται μέσα από μια οπτική ίνα. Επομένως, όταν χρησιμοποιούνται επίγεια συστήματα μετάδοσης δεδομένων, η απόσταση μεταξύ κβαντικών κόμβων δικτύου είναι πλέον μόνο μερικές εκατοντάδες χιλιόμετρα.
Οι φυσικοί προσπαθούν να λύσουν αυτό το πρόβλημα με δύο τρόπους. Από τη μία πλευρά, μπορεί να παρακαμφθεί με τη βοήθεια των λεγόμενων επαναλήπτων κβαντικών σημάτων - συσκευών που μπορούν να διαβάσουν τα κβαντικά σήματα που εισέρχονται σε αυτά, να τα ενισχύσουν και να τα στείλουν στον παραλήπτη, χωρίς να παραβιάζουν την ακεραιότητα των δεδομένων.
Από την άλλη πλευρά, είναι δυνατό να αυξηθεί το εύρος μετάδοσης κβαντικών πληροφοριών ανταλλάσσοντας δεδομένα όχι μέσω επίγειων καλωδίων οπτικών ινών, αλλά μέσω δορυφόρων επικοινωνίας. Συγκεκριμένα, τον Σεπτέμβριο του 2016, Κινέζοι επιστήμονες υπό την ηγεσία του καθηγητή του Πανεπιστημίου της Σαγκάης Jian-Wei Pan εκτόξευσαν μια παρόμοια συσκευή - τον τροχιακό ανιχνευτή Mo-Tzi. Επιπλέον, το χρησιμοποίησαν με επιτυχία για τις πρώτες «διηπειρωτικές» κβαντικές συνεδρίες μεταφοράς πληροφοριών.
Αυτά τα πειράματα, όπως σημειώθηκε από τον Pan και τους συνεργάτες του, έδειξαν ότι τα κρυπτογραφημένα δεδομένα μπορούν να μεταδοθούν με παρόμοιο τρόπο. Ωστόσο, ο αριθμός των μεταδιδόμενων φωτονίων δεν ήταν αρκετός για την πλήρη κρυπτογράφηση της σύνδεσης στα τυπικά πρωτόκολλα των επίγειων γραμμών επικοινωνίας.
Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το «Μο-Τζι» παραμένει στο «ορατικό πεδίο» των επίγειων σταθμών για αρκετά μικρό χρονικό διάστημα. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, πρέπει να έχετε χρόνο για να μεταφέρετε το πλήρες κλειδί για την κρυπτογράφηση δεδομένων που θα περάσουν από σταθερές γραμμές. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί με δύο τρόπους - να αυξηθεί η αποτελεσματικότητα του ήδη υπάρχοντος συστήματος για την ανίχνευση μπερδεμένων φωτονίων ή να γίνει πιο ισχυρή η πηγή τους.
Ο Pan και οι συνεργάτες του πήραν την πρώτη διαδρομή, αυξάνοντας την ευαισθησία των επίγειων τηλεσκοπίων που λειτουργούν ως δέκτες κοσμικών κβαντικών σημάτων, καθώς και αναπτύσσοντας νέα οπτικά και μηχανικά στοιχεία που επιτρέπουν σε αυτά τα όργανα να στοχεύουν το Mo-Tzu με μεγαλύτερη ακρίβεια και να συλλαμβάνουν πιο μπερδεμένα σωματίδια φωτός.
Χρησιμοποιώντας αυτά τα τηλεσκόπια, οι φυσικοί δημιούργησαν ένα μόνιμο κανάλι επικοινωνίας που συνέδεε τις κινεζικές πόλεις Nanshan και Delingha, που βρίσκονται σε απόσταση 1120 km η μία από την άλλη. Μπορεί να μεταδώσει ένα πλήρες κλειδί για κρυπτογράφηση δεδομένων σε μια σύντομη συνεδρία επικοινωνίας με τον δορυφόρο, η οποία δεν διαρκεί περισσότερο από 285 δευτερόλεπτα. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, το "Mo-Ji" μπορεί να δει ταυτόχρονα στο Nanshan και στο Delinghe.
Έτσι, όπως σημειώνουν ο Παν και οι συνεργάτες του, οι επιστήμονες έσπασαν όλα τα υπάρχοντα «εδαφικά» ρεκόρ για την απόσταση μετάδοσης των κβαντικών κλειδιών. Στο παρελθόν, οι φυσικοί το πέτυχαν μόνο σε αποστάσεις περίπου εκατό χιλιομέτρων, ενώ ο «Μο-Τζου» μπόρεσε να δεκαπλασιάσει αυτό το επίτευγμα.
Ωστόσο, μέχρι στιγμής η ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων είναι εξαιρετικά χαμηλή - ένα byte πληροφοριών μεταφέρεται για περίπου ενάμιση λεπτό. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι θα μπορέσουν να επιταχύνουν την αποστολή κβαντικών πλήκτρων εκατοντάδες φορές εάν αυξήσουν την ισχύ του πομπού στο «Mo-Tzu» κατά δύο τάξεις μεγέθους. Το έχουν κάνει ήδη κατά τη διάρκεια άλλων δορυφορικών πειραμάτων.
Εάν αυτή η ιδέα είναι επιτυχής, οι φυσικοί ελπίζουν ότι θα μετατρέψει το "Mo-Tzu" από πειραματικούς κβαντικούς δορυφόρους σε μια κατηγορία συστημάτων επικοινωνίας που μπορούν να χρησιμοποιηθούν στην πράξη για τη δημιουργία ενός είδους κοσμικού κβαντικού Διαδικτύου.
Διαβάστε επίσης: